FR2565579A1 - Installation pour le traitement des eaux usees par des microorganismes - Google Patents

Abstract

TRAITEMENT BIOCHIMIQUE D'EAUX POLLUEES URBAINES INDUSTRIELLES, RURALES. LES MICROORGANISMES DU TRAITEMENT SONT ABSORBES SUR DES FIBRES DE VERRE ASSEMBLEES A LA MANIERE D'UNE BROSSE CYLINDRIQUE; ILS PEUVENT EN ETRE DESORBES PAR ACTION MECANIQUE, CE QUI REGENERE LES ORGANES DU TRAITEMENT. APPLICATION A DE NOMBREUX CAS D'EPURATION DES EAUX USEES.

Description

La présente invention concerne les installations pour le traitement des eaux usées par des microorganismes.

L'invention peut être utilisée pour l'épuration des eaux usées industrielles fortement chargées de matières organiques, notamment de composés synthétiques, pour l'intensification de l'activité des stations d'épuration biologique des eaux d'égout des villes, et des eaux usées industrielles dont la composition est voisine de celle des eaux précédentes, pour la clarification des eaux provenant d'une épuration biologique, pour la préparation des eaux usées à l'épuration par une boue activée ainsi que pour l'épuration des eaux d'égout des agglomérations rurales.

En outre, l'invention peut être appliquée à la clarification des eaux usées très troubles, par exemple des eaux pluviales contenant une faible quantité de composés organiques.

Les problèmes les plus importants qui se posent lors de la mise au point des installations pour le traitement des eaux usées par des microorganismes sont l'utilisation des propriétés catalytiques des microorganismes après immobilisation des cellules et de leurs ferments, l'utilisation rationnelle du volume des ouvrages, l'amélioration des échanges de masses entre les microorganismes et les eaux à traiter, l'établissement de biocénoses specifiqu pour l'extraction et l'utilisation des composés organiques des eaux usées.

En pratique mondiale, il existe quatre groupes principaux de méthodes d'immobilisation des cellules des microorganiques: chimiques (fixation par des agents bifonctionnels), mécaniques (inclusion dans un gel, fixation sur une membrane), physiques (adsorption, agrégation) et la rétention électrique.

Les méthodes physiques d'immobilisation des cellules de microroganismes sont connues pour le traitement de grands volumes d'eaux usées. Comme adsorbant, on peut utiliser de nombreux matériaux solides (particules du sol, kaolin, coagulants, verre, ionites, matières plastiques diverses) ainsi que des matériaux peu résistants mécaniquement (pellicules, fibres, tissus).

La nature de l'adsorption n'est pas encore étudiée à fond mais on a prouvé le rôle important des cultures spéciales de cellules, des capsules, des substances de nature polysaccharide ainsi que de la présence de cations polyvalents tant sur la surface de 1' adsorbant que dans l'eau usée à traiter.

Les inconvénients de toutes les installations pour le traitement des eaux usées dans lesquelles on utilise desmatériaux solides pour l'adsorption des microorganismes sont une grande résistance hydraulique opposée au courant d'eau, un faible coefficient d'utilisation du volume des ouvrages, un échange massique limité entre les microorganismes et l'eau usée à traiter, une répartition dans l'espace inadéquate des microorganismes, ce qui empêche d'utiliser pleinement les possibilités des microorganismes.

A l'heure actuelle, on a établi la régularité et l'efficacité de l'adsorption des microorganimes sur le verre et on a trouvé que la force de l'adhésion des cellules au verre a une valeur de 4,IO-7 4.I0 4 dyne par cellule.

De plus, on constate l'influence de l'age et de l'état physiologique des cellules sur leur adsorption, et on a prouvé l'influence des dimensions des particules du verre et des cellules, de la famille et de l'espèce des microorganismes sur l'importance de l'adhésion.

On connaît aussi l'utilisation des matériaux en verre pour la fixation des microorganismes. Toutefois, dans les installations connues, la surface spécifique d'adsorption des microorganismes sur le verre n'est pas supérieure à 250 m2/m3 tandis que le volume inerte qu'occupe le corps de l'adsorbant dans les installations atteinte 40% du volume de la capacité ou est placé l'adsorbant.

En outre, on connaît le traitement des eaux usées par des microorganismes en plusieurs étapes assurant la succession dans l'espace des divers microorganismes conformément aux étape s de transformation des composés organiques des eaux usées, mais ce mode de traitement impose des ouvrages nécessitant une grande quantité de matériaux pour leur construction et consommant une grande quantité d'énergie pendant leur service et caractérisés par une construction et une utilisation compliquées.

On connaît encore une installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes comportant un réservoir pourvu de conduites pour l e amenee des eaux usées et pour l'évacuation des eaux traitées par les microorganismes, au moins un dispositif d'adsorption des microorganismes logé à l'intérieur du réservoir et un dispositif pour la régénération de ce dispositif d'adsorption, par exemple, par l'air
Dans l'installation déjà connue, le dispositif pour l'adsorption des microorganismes est constitué de fibres artificielles, placées en désordre sur des cloisons horizontales perforées tandis que le dispositif de régénération du dispositif d'adsorption comporte des conduites d'amenée d'eau de lavage et d'air et des conduites d'évacuation des microorganismes séparés de leur support (Yakovlev S.V., Karelin Ya.A., Laskov Ju.M., Voronov Ju.V "Epuration des eaux usées industrielles", Moscou, Stroiizdat, 1979, pages 212 et 213).

Les microorganismes qui utilisent comme resource alimentaire les substances organiques polluant les eaux usées se reproduisent dans les espaces entre les fibres et sur leurs surfaces. Lorsque des eaux usées sont introduites pour leur traitement les microorganismes adsorbés sur le dispositif consomment des impuretés des eaux usées et se reproduisent. Progressivement, le dispositif d'adsorption se remplit de boue et on le régénère en refoulant dans le réservoir une grande quantité d'eau de lavage. L'eau de lavage sépare les microorganismes de l'adsorbant et les entraine hors du réservoir.

Du fait que les fibres artificielles sont placées à l'intérieur du réservoir d'une manière non ordonnée, la surface de certaines fibres n'est pas utilisée à plein.

Le recouvrement de certaines fibres par d'autres diminue sensiblement la surface utile pour l'adsorption des microorganismes, réduit le nombre de ces microorganismes dans le volume de l'ouvrage et abaisse, par conséquent, le rendement de l'installation, ou diminue la qualité des eaux usées traitées.

La disposition désordonnée des fibres à l'intérieur du réservoir contribue avec le temps à leur tassement, a la création de zones de mauvais échange massique entre l'eau usée et les microorganismes à l'intérieur du dispositif d'adsorption des microorganismes.

L'adsorbant des microorganismes tassé et emboué se lave mal et crée une résistance hydraulique au courant tant des eaux usées à traiter que des eaux de lavage, ce qui augmente l'énergie consommée pour le processus. De plus, cet adsorbant diminue le volume utile du réservoir, crée des zones stagnantes et réduit, par conséquent la capacité de l'installation.

On s'est donc proposé de mettre au point une installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes dans laquelle le dispositif qui assure l'efficacité de tout l'adsorbant au cours du traitement des eaux par des microorganismes et la conception du dispositif d'adsorption des micororganismes permettraient d'obtenir une grande surface d'adsorption qui ne varie pas dans le temps et par suite, d'élever la capacité de régénération de l'adsorbant et de réduire la résistance hydraulique aux eaux usées de l'adsorbant.

Dans l'installation selon l'invention pour le traitement des eaux usées par des microorganismes, le réservoir est équipé d'un système de conduites pour l'amenée des eaux usées et l'évacuation des eaux traitées par des microorganismes et comporte, montés à son intérieur, au moins un dispositif d'adsorption des microorganismes et un dispositif de régénération dudit dispositif d'adsorption, le dispositif d'adsorption des microorganismes étant formé d'un réseau à trois dimensions constitué par une carcasse, ou un assemblage d'éléments parallèles d'armature sur les arêtes opposées de laquelle sont tendus des cordons flexibles élastiques composés chacun d'au moins deux éléments flexibles et de tronçons de fibre de verre, disposés essentiellement perpendiculairement auxdits éléments flexibles et fixés à ceux-ci de manière qu'ils forment un "hérisson" ressemblant à une bosse cylindrique et que les extrémités des tronçons en fibre de verre soient disposées libres à l'intérieur de la carcasse en occupant régulièrement son volume, l'installation comportant de plus un dispositif pour la formation du courant d'eaux usées et son orientation vers le dispositif d'adsorption des microorganismes.

Ce mode de réalisation du dispositif d'adsorption des microorganismes permet d'assurer une grande surface d'adsorption qui ne varie pas avec le temps, élève l'aptitude à la régénération de l'adsorbant et diminue la résistance hydraulique de l'adsorbant au mouvement des eaux à traiter. Ces avantages résultent de ce que l'adsorbant est formé de cordons flexibles portant des tronçons individuels de fibre de verre disposés régulièrement. On sait bien que les fibres de verre de l'ordre 50 microns de diamètre possèdent une capacité d'adsorption très élevée vis-à-vis des microorganismes et le fait qu'elles sont disposées d'une manière individuelle et uniforme dans le volume du dispositif assure une plus grande proportion de surface utile de l'adsorbant.Une répartition superficielle uniforme des fibres et la fixation d'une des extrémités de chaque tronçon de fibre de verre à un point déterminé du volume du dispositif empêchent les fibres de se tasser et de modifier, avec le temps,- la surface de l'adsorbant.

La souplesse et l'élasticité des cordons portant l'adsorbant tendus entre les arêtes de la carcasse simplifient et facilitent la régénération de l'adsorbant du fait que les pulsations du courant d'eau de lavage font vibrer les cordons et contribuent à la séparation des microorganismes de la surface de l'adsorbant. Le fait que tout le volume du dispositif pour l'adsorption des microorganismes est occupé sur les cordons élastiques et flexibles portant des fibres individuelles contribue à l'amortissement de la pulsation du courant d'eaux usées, à rendre laminaire l'écoulement de ce courant d'eaux,par conséquent, à réduire la résistance hydraulique de l'adsorbant au mouvement des eaux usées à traiter et la consommation d'énergie de l'installation.

L'utilisation rationnelle de la surface de chaque fibre pour l'adsorption des microorganismes et le faible volume propre de la fibre réduisent la consommation de matériaux pour la construction de l'installation. La surface sensiblement accrue de l'adsorbant et sa haute capacité d'adsorption augmentent la masse biologique des microorganismes retenus dans l'installation et assurent, par conséquent, un haut rendement de l'installation par comparaison avec des installations déjà connues. L'augmentation du débit de l'installation permet de réduire son encombrement comparé avec celui des installations déjà connues.

Le fait que l'installation est munie d'un dispositif pour la formation du courant d'eaux usées et son orientation dans le dispositif d'adsorption des microorganismes permet de faire participer tout le volume du dispositif au processus de traitement des eaux usées par des microorganismes. Une répartition régulière des eaux usées et la suppression de la formation de zones d'échange massique difficile entre l'eau usée à traiter et les microorganismes simplifie l'utilisation de l'installation ce qui se traduit , à son tour, par une baisse des exigences de qualification du personnel d'exploitation.

Il est avantageux que les cordons soient fixés aux arêtes de la carcasse de manière que la distance entre les axes géométriques des cordons soit de 0,8 à 5 fois la longueur des tronçons de fibre de verre. Ce mode de réalisation de la carcasse et l'occupation de son volume par les cordons permettent d'utiliser à plein la surface des fibres de verre parce que les fibres ne se recouvrent plus mutuellement et qu 'on assure, par cela même, l'accus libre des microorganismes à l'adsorbant et qu'on élève ainsi le rendement de l'installation.Si les cordons sont disposés à une distance inférieure à 0,8 fois la longueur d'un tronçon de fibre de verre on n'obtient pas une augmentation sensible de la surface utile de l'adsorbant et si les cordons sont disposés à une distance supérieure à 5 fois la longueur des tronçons de fibre, les fibres de verre délimitent un volume dans la carcasse caractérisé par une quantité trop faible de microorganismes retenus.

Dans le cas où l'installation proposée est utilisée pour la préparation des eaux usées à une épuration biologique aérobie, il est avantageux d'installer la carcasse dans le réservoir sur des supports, de la réaliser sous une forme correspondant à la forme de la surface intérieure du réservoir et de choisir la valeur de la profondeur dans la direction du courant d'eaux usées égale au rapport entre le volume du réservoir et un multiple comprisventre 2 et 4 de la surface de la section de la carcasse perpendiculaire à la direction du mouvement du courant des eaux usées.

Ce mode de réalisation de la carcasse et le volume qu'elle remplit dans le réservoir permettent de répartir tout le courant d'eaux usées à traiter suivant toute la section du réservoir et d'augmenter son volume utile du fait que les cordons créent, selon la direction du mouvement du courant d'eaux usées à traiter, des canaux faisant fonction de dispositif directeur de jets et supprimant, grâce à ce que ces canaux opposent une résistance hydraulique préférentielle au mouvement de l'eau, le risque de formation de zones stagnantes et contribuant, par cela même, à l'accroissement de-la capacité de traitement de l'installation.

En disposant la carcasse à une profondeur égale au rapport du volume du réservoir à un multiple compris entre 2 et 4 de la surface de la section de la carcasse qui est perpendiculaire à la direction du mouvement du courant d'eaux usées à traiter, on assure la présence d'une masse biologique de microorganismes absorbés sur les fibres de verre qui assure non seulement la floculation des impuretés mécaniques des eaux usées et la modification aérobie des composés organiques qui y sont contenues mais aussi la diminution des fluctuations de la composition des eaux usées amenées pour le traitement.

Si la profondeur de la carcasse est inférieure au rapport volume du réservoir à 4 fois la surface de la section de la carcasse perpendiculaire au mouvement du courant d'eaux usées à traiter, on ne peut pas amortir d'une manière suffisante les fluctuations de l'eau arrivée et on n'empêche pas la formation de zones stagnantes par suite d'une résistance hydraulique trop faible opposée au mouvement de l'eau par le dispositif directeur de jets formé par la carcasse et les cordons, et on n'assure pas la qualité désirée de la modification aérobie des composés des eaux usées pour une épuration biologique aérobie éventuelle ultérieure.

Si la profondeur de la carcasse est supérieure au rapport entre le volume du réservoir et le double de la surface de la section de la carcasse perpendiculaire à la direction du mouvement du courant d'eaux usées à traiter, l'efficacité de la préparation des eaux usées à l'épuration biologique aérobie est insuffisante et on rencontre des difficultés à l'utilisation de l'installation pendant la période de régénération du dispositif pour l'adsorption des microorganismes du fait qu'il existe un risque d'entraine- ment des microorganismes séparés pendant la régénération vers les ouvrages situés en aval assurant l'épuration biologique des eaux usées, ce qui n'est pas désirable.

Il est alors nécessaire de prévoir
dans l'installation, en aval de la carcasse, une couche protectrice ou tampon d'eau dont l'épaisseur n'est pas inférieure à la profondeur de la carcasse.

Il est avantageux de réaliser le dispositif pour la formation du courant d'eaux usées, sous la forme d'un tube, destiné à amener les eaux usées, disposé verticalement à l'intérieur du réservoir et ayant, à son extrémité, un évasement de forme conique.

Ce mode de réalisation du dispositif pour la formation du courant permet d'amener des eaux usées dans le réservoir et de créer, en utilisant aussi la surface du réservoir, un courant ascendant d'eaux usées à traiter traversant le dispositif d'adsorption des microorganismes. Dans ce cas, les microorganismes séparés pendant la période de régénération se déposent par gravité dans le réservoir et ne sont plus entraînés vers les ouvrages suivants dans lesquels l'eau subit une épuration biologique.

Dans le cas d'utilisation de l'installation selon l'invention pour le traitement d'eaux usées industrielles très chargées, contenant des composés organiques synthétiques, par des microorganismes anaérobies, on réalise la carcasse de façon que le rapport de sa longueur au rayon hydraulique de sa section transversale perpendiculaire à la direction du mouvement du courant des eaux usées à traiter soit dans la plage de 20 à 10.000.

Ce mode de réalisation de la carcasse et le volume qu'elle occupe dans le réservoir permettent de créer une succession des microorganismes dans l'espace, de répartir les différentes associations de microorganismes suivant la longueur de l'installation et de conduire le processus de traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies en créant des conditions favorables à l'activité de différentes associations (en assurant des valeurs moyennes pour les valeurs de pH et de Eh du milieu, en ajoutant des éléments biogènes etc.) ce qui se traduit, à son tour, par l'augmentation de la capacité de l'installation.

La valeur minimale, égale à#201du rapport de la longueur de la carcasse au rayon hydraulique de sa section transversale perpendiculaire à la direction du mouvement des eaux usées à traiter est définie en partant de la nécessité d'assurer l'utilisation convenable du volume d'un ouvrage dont les réservoirs sont construits selon les conceptions existant à l'heure actuelle (dimensions des panneaux de mur, pas des colonnes, etc.). La valeur du rapport égale à 10.000 assure une bonne qualité du traitement par des bactéries dans le cas du traitement de n'importe quel composé organique non naturel connu et a été déterminée par la voie expérimentale avec un grand nombre de composés organiques non naturels.Choisir des rapports plus grands que les valeurs susmentionnées ne nuit pas au processus de traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies mais aboutit, en règle générale, à l'augmentation de la consommation des matériaux pour la construction de l'installation et c'est pourquoi il n'est pas rationnel de le faire.

La conception exposée ci-dessus de l'installation se montre rationnelle lorsqu'on utilise des aqueducs comme ouvrages pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies.

Dans le cas où il est impossible d'utiliser les canalisations de transport à cette fin, on équipe l'installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies, qui a la forme générale d'une capacité ou d'un réservoir, d'un dispositif pour la formation du courant d'eaux usées constitué de cloisons intérieures montées fixées sur le fond du réservoir formant dans l'installation des couloirs reliés entre eux où passent successivement les eaux usées à traiter et dans lesquels sont placés les cordons porteurs de fibres de verre.

Ce mode de réalisation du dispositif pour la formation du courant d'eaux usées permet d'obtenir une valeur convenable du rapport de la longueur totale des couloirs au rayon hydraulique de leur section transversale perpendiculaire à la direction du mouvement des eaux usées, les dimensions linéaires extérieures du réservoir étant relativement petites. De plus, il convient de noter que la construction des cloisons intérieures nécessite moins de matériaux que celle des parois extérieures du réservoir du fait en particulier qu'elles ne nécessitent aucune protection contre le milieu naturel environnant ni ne doivent présenter de grande résistance mécanique.Ces cloisons intérieures peuvent être fabriquées à partir de n'importe quel matériau résistant à la corrosion par les eaux usées à traiter même d'un matériau qui n'a pas de grande caractéristique autoportante car on peut les fixer aux structures portant les cordons porteurs de fibres. Il s'ensuit que l'installation qu'on vient d'examiner présente des avantages importants en ce qui concerne la capacité, la consommation de matériau pour sa construction, ses cotes d'encombrement ainsi que la qualité du traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies.

Dans le cas ou l'installation proposée est utilisée pour l'intensification du traitement des eaux usées par une boue activée, le dispositif pour la formation du courant d'eaux usées comporte une cloison étanche à l'eau entourant les structures portant les cordons porteurs de fibres, sur laquelle peuvent être fixées ces structures, disposée à une certaine distance du fond du réservoir, la hauteur de cette cloison étant -suffisante pour prévenir le retour des eaux usées traitées dans le réservoir et comporte, en outre, une poche pour la collecte des microorganismes fixée sur la cloison au-dessus desdites structures et reliée par un collecteur au système des conduites amenant les eaux usées dans le réservoir-; une ouverture se trouvant au-dessus de la carcasse portant les fibres peut être mise en communication avec le système des conduites d'évacuation des eaux usées traitées par les microorganismes.

Ce mode de réalisation de l'installation permet de retenir la masse principale de la boue activée par le dispositif d'adsorption des microorganismes en ltempêchant de sortir de l'ouvrage de traitement aérobie et de pénétrer dans des zones de conditions défavorables à son activité ce qui assure, par cela même, la conservation de l'activité physiologique des microorganismes et intensifie le fonctionnement de l'installation par comparaison avec des installations en usage à l'heure actuelle. De plus, la haute capacité d'adsorption du dispositif, dont l'encombrement est réduit, permet d'augmenter la masse de la boue activée dans l'installation,d'accroître la capacité de l'installation, d'améliorer sa fiabilité et d'assurer une haute qualité de 11 eau traitée et la stabilité du fonctionnement aux moments des arrivées massives et brutales d'eaux fortement chargées. Pendant la période de régénération du dispositif, le courant du mélange eau-air détachant des fibres de verre la boue activée adsorbée s'écoule sous l'effet de sa densité plus faible vers la poche de collection et se dirige ensuite vers le système des conduites d'amenée des eaux usées vers l'installation.Sous l'effet de l'entrainement par l'air, ou air-lift, l'eau passe du réservoir à travers l'espacement entre le fond du réservoir, et la cloison étanche à l'eau,sur le dispositif d'adsorption des microorganismes et le lave pendant la période de régénération. Cette cloison étanche à l'eau contribue à la formation du courant et répartit, en coopération avec le système des cordons, ce courant régulièrement dans tout le dispositif d'adsorption des microorganismes pendant la période de travail entre les régénérations. Ceci permet d'utiliser d'une manière rationnelle l'adsorbant et de supprimer la pénétration de la boue activée à travers l'ouverture, mise en communication avec le système des conduites d'évacuation des eaux usées traitées par les microorganismes, qui est disposée au-dessus de la carcasse et des cordons.

Dans le cas où l'installation est utilisée pour la clarification des eaux provenant d'une épuration biologique, le dispositif pour la formation du courant d'eaux usées comporte un tube lié au réservoir, dont le diamètre correspond à la vitesse à laquelle, pendant la période de régénération, on débarasse totalement le réservoir des microorganismes.

Ce mode de réalisation de l'installation permet de diminuer sensiblement la période de régénération et de réduire la quantité d'eaux de lavage du fait que dans ce cas la séparation des microorganismes de l'absorbant qui les porte nécessite peu de temps et qu'on n'a pas besoin d'assurer le contact ultérieur des microorganismes avec l'adsorbant. C'est pourquoi les microorganismes séparés sont évacués pendant les 2 à 3 minutes nécessaires à la régénération du dispositif. A cet effet, il suffit que le diamètre du tube de vidange soit égal à 0,2{ V, ou V est le volume du réservoir. Une régénération trop longue provoqueune usure prématurée de l'adsorbant, une consommation excédentaire d'énergie élactrique, une baisse de la capacité de l'installation.Les installations en usage à l'heure actuelle nécessitent une quantité de d'eau de lavage égale à 4 à 5 volumes du réservoir et de 10 à 15 minutes, et même plus, pour la régénération.

Dans l'installation de l'invention la quantité d'eau de lavage est égale à seulement le volume du réservoir, tandis que le temps de régénération n'est que de 2 à 3 minutes.

Si l'installation est utilisée pour la clarification de petits débits d'eaux usées par des microorganismes, elle est équipée de plusieurs dispositifs individuels l'adsorption des microorganismes, chaque dispositif comportant des carcasses concentriques de forme cylindriques, les cordons étant, dans ce cas, enroulés en spirale sur chaque carcasse, chaque dispositif est monté de façon qu'il puisse tourner autour de son axe, par exemple horizontal, de symétrie dans un réservoir ayant un fond cylindrique, et il comporte des racleurs qui sont fixés sur la carcasse extérieure en présentant un angle par rapport à cet axe de symétrie et qui détachent les substances, déposées des eaux usées à la suite du traitement, qui se rassemblent dans une cuve disposée dans le fond cylindrique au-dessous du dernier racleur dans le sens du déplacement du dépôt.

Ce mode de réalisation de l'installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes permet de conserver les avantages des installations des biofiltres immergés en ce qui concerne le gain économique du processus de saturation en oxygène et la succession dans l'espace des microorganismes fixés sur l'adsorbant et de combiner ces avantages avec une meilleure utilisation des propriétés des cellules des microorganismes, de flo culer les particules des impuretés mécaniques avec une surface plus développée de l'adsorbant1 ce qui assure, à son tour, l'élévation du rendement de l'installation, supprime la nécessité de construire des ouvrages complémentaires pour la clarification des eaux et, par conséquent, simplifie et facilite l'utilisation des ouvrages d'épuration biologique des eaux usées.Cet avantage est particulièrement important pour les agglomérations rurales.

La floculation des impuretés mécaniques par des microorganismes et le brassage continu du fluide dans le réservoir aboutit à la déstabilisation ou cassure de la suspension des impuretés mécaniques des eaux usées et cellesci se déposent facilement sur le fond cylindrique du réservoir. Le fait que la carcasse est pourvue de racleurs déplaçant le dépôt vers une cuve conique disposée dans le fond cylindrique du réservoir au-dessous du dernier racleur dans le sens du déplacement du dépôt permet d'évacuer continuellement les impuretés mécaniques hors de la zone de traitement des eaux usées par des microorganismes et d'améliorer ainsi les conditions de l'activité des microorganismes et d'augmenter la capacité de l'ins -tallation.

Le volume des cuves coniques est déterminé individuellement pour chaque dispositif à part et dépend de la nature des impuretés mécaniques, de la composition des eaux usées et constitue de 4% à 8% du volume du dispositif d'adsorption des microorganismes. Des dimensions inférieures à ces valeurs ne sont pas rationnelles car on aura besoin de vidanger trop fréquemment les cuves tandis que des dimensions supérieures aux valeurs mentionnées ne sont pas non plus rationnelles en raison de l'éventualité de la putréfaction du précipité dans les cuves et de la baisse de la qualité de l'eau épurée. L'installation peut comprendre de 2 à 6 dispositifs d'adsorption des microorganismes en fonction de la composition des eaux usées à traiter et des exigences auxquelles doit satisfaire l'eau épurée.

Si l'on augmente les dimensions de l'installation pour la clarification de petits débits d'eaux usées par des microorganismes, chaque dispositif d'adsorption des microorganismes comporte des carcasses assemblées en blocs, dont le nombre, la forme et la disposition donnent au dispositif une forme extérieure proche de celle d'un corps -de révolution, le bloc central étant alors monté à demeure sur un arbre creux et les autres blocs étant disposés sur la surface extérieure du bloc central.

En utilisant cette disposition en blocs pour le dispositif d'adsorption des microorganismes,on a élevé la proportion de travaux réalisables en usine et on a réussi à mécaniser et automatiser les#procédés de fabrication du dispositif. En outre, le procédé de montage et de démontage des blocs individuels du dispositif d'adsorption des microorganismes est moins difficile que le montage et le démontage d'un dispositif d'un encombrement identique mais de conception unitaire. C'est pourquoi pour la fabrication d'un dispositif d'adsorption des microorganismes d'un grand encombrement, il est avantageux de le composer de carcasses formées de blocs assemblés.

Dans le cas de l'utilisation de dispositifs d'adsorption des microorganismes comportant des carcasses assemblées en blocs, on dispose, à l'intérieur de chaque bloc, le long de l'axe de symétrie, des tubes perforés destinés à amener de l'air dans le dispositif d'adsorption.

La présence des tubes perforés d'amenée d'air dans le dispositif d'adsorption permet de supprimer la formation des zones anaérobies à l'intérieur du dispositif et d'assurer de plus hautes vitesses d'oxydation des impuretés.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente d'une manière schématique, en coupe longitudinale, une vue d'ensemble d'une installation, selon l'invention pour le traitement des eaux usées par des microorganismes;
- la figure 2 représente une vue d'ensemble axonométrique d'un dispositif d'adsorption des microorganismes selon l'invention;
- la figure 3 est une coupe suivant la ligne 111-111 de la figure 2 d'un élément d'un dispositif d'absorption des microorganismes;
- la figure 4 est une vue d'ensemble longitudinale d'un tel élément;;
- la figure 5 montre une vue d'ensemble axonométrique d'une installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies, selon une première variante de l'invention;
- la figure 6 représente une vue d'ensemble axonométrique d'une installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies, selon une deuxième variante de l'invention;::
- la figure 7 est une coupe, selon Vil-Vil de la figure 6, de cette deuxième variante;
- la figure 8 représente une vue d'ensemble axonométrique d'une installation pour le traitement des eaux usées par une boue activée, selon une troisième variante de l'invention;
- la figure 9 est une coupe, suivant la ligne IX-IX de la figure 8, de cette troisième variante;
- la figure 10 représente une vue d'ensemble, en coupe longitudinale, d'une installation pour la clarification des eaux usées épurées biologiquement, selon une quatrième variante de l'invention;
- la figure 11 est une coupe, suivant la ligne XI-XI de la figure 10, de cette quatrième variante;
- la figure 12 représente une vue d'ensemble axonométrique d'une installation pour la clarification de petits débits d'eaux usées par des microorganismes, selon une cinquième variante de l'invention;;
- la figure 13 est une coupe, suivant la ligne
XIII-XIII de la figure 12, de cette cinquième variante;
- la figure 14 est une coupe, suivant la ligne XIV
XIV de la figure 12, de cette variante de l'invention;
- la figure 15 représente une vue d'ensemble axonométrique d'un dispositif élémentaire d'adsorption des microorganismes d'une installation de la figure 12;
- la figure 16 est une vue d'ensemble axonométrique d'un dispositif d'adsorption des microorganismes, dans une variante de l'installation de la figure 12 pour le traitement de faibles débits d'eaux usées.

L'installation selon l'invention pour le traitement des eaux usées par des microorganismes, comporte, par exemple, un réservoir 1 (figure 1) formé d'un cylindre 2 prolongé à sa partie inférieure par un cône 3 pourvu d'une conduite 4 pour la vidange du dépôt qui se rassemble du fond du réservoir 1. Le réservoir 1 est équipé d'un système 5 de conduites pour l'amenée des eaux usées qui comprend un tube d'amenée 6 d'eaux usées, disposé verticalement l'intérieur du réservoir 1, ayant à son extrémité inférieur un déflecteur 7 destiné à diminuer la vitesse de l'eau, execute par exemple sous forme d'un évasement conique, ce système 5 étant fixé sur des poutres 8 au centre du réservoir 1. Un système 9 de conduites branchées sur des chenaux collecteurs 10 assure l'évacuation des eaux usées traitées.L'installation comporte un dispositif d'adsorption 11 des microorganismes monté sur un support 12 à l'intérieur du réservoir 1 et entretoisé entre le cylindre 2 et le tube 6 et un dispositif 13 de régénération du dispositif 11 comportant, par exemple,un vibrateur de basse fréquence (non figuré) composé d'un moteur électrique, d'un arbre flexible et d'un plateau vibrant. Une carcasse ou un assemblage d'armatures 14 a une forme définissant un volume correspondant à la forme de la surface intérieure du réservoir 1, alors que la valeur de sa profondeur dans la direction du mouvement du courant d'eaux usées à traiter est égale au rapport du volume du réservoir 1 à un multiple compris entre 2 et 4 de la surface de la section de la carcasse 14 perpendiculaire à la direction du mouvement du courant d'eaux usées à traiter.

L'installation comporte un dispositif pour la formation du courant d'eaux usées et pour son orientation vers le dispositif d'adsorption 11 des microorganismes. Sur la figure 1, les parois 2, 3 du réservoir 1,le tube 6 et le déflecteur 7 constituent ce dispositif d'orientation des eaux.Le dispositif d'adsorption 11 des microorganismes se présente sous forme d'un réseau tridimensionnel d'armatures formé par une carcasse 14 (figure 2) sur les arêtes opposées 15, représentées horizontales dans cet exemple, de laquelle sont tendus des cordons, ici verticaux, 16, flexibles élastiquement constitués chacun d'au moins deux éléments flexibles 17 (figure 3) et de tronçons 18 de fibre de verre disposés essentiellement perpendiculairement auxdits éléments 17 et pincés entre ces éléments 17 ou fixés à ceux-ci de manière qu'ils forment un assemblage en forme de brosse hélicoidale telle que représenté sur la figure 4.Les extrémités des tronçons 18 de fibre de verre sont libres à l'intérieur de la carcasse 14 et occupent régulièrement tout son volume
Les cordons 16 sont fixés sur les arêtes ou armatures 15 de la carcasse 14 de façon que les distances entre les axes géométriques des cordons 16 soient de 0,8 à 5 fois la longueur des tronçons 18 de fibre de verre. Cette distance étant fonction de la composition des eaux usées et des espèces de microorganisme participant au traitement dans le réservoir 1.

Cette installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes fonctionne de la manière suivante.

Des eaux usées contenant des impuretés mécaniques, des composés organiques et des microorganismes arrivent dans le réservoir par gravité à travers un système 5 de conduites, le tube 6 et le déflecteur 7. Les eaux usées arrivés au niveau du déflecteur 7 sont formées par ce déflecteur et les parties 2, 3 du réservoir 1 en un courant dirigé vers le dispositif d'adsorption il des microorganismes. En circulant entre les cordons 16, les substances organiques, les impuretés mécaniques-et les microorganismes viennent en contact avec les tronçons 18 de fibre de verre.Les aptitudes des fibres de verre d'un diamètre de 15 à 30 microns à adsorber sur leur surface les microorganismes après seulement 5 à 10 minutes contribuent à ce que tous les cordons 16 se recouvrent des microorganismes provenant des eaux usées et créent ainsi un adsorbant qui peut extraire des Impuretés mécaniques des eaux usées. De plus, l'activité des microorganismes adsorbés conduit à la réduction de la teneur des eaux usées en substances organiques qui sont consommées pour l'accroissement des cellules des microorganismes. Progressivement les fibres de verre se recouvrent de plusieurs épaisseurs de microorganismes et d'impuretés mécaniques qui forment des coagulats. Ces coagulats donnent au dispositif d'adsorption 11 des microorganismes une grande capacité d'amortissement des fluctuations de la composition des eaux usées sortant de l'installation
La disposition régulière et stable des cordons 16 à l'intérieur du réservoir 1 suivant la direction du mouvement du courant d'eaux usées crée des jets orientés qui font participer tout le volume du réservoir 1 au processus de traitement des eaux usées par les microorganismes et un échange massique équilibré entre les eaux usées et les microorganismes.Les tronçons 18 de fibre de verre occupent régulièrement le volume du dispositif d'adsorption 11 des microorganismes, dont le volume des corps est petit, amortissent les pulsations turbulentes du courant d'eaux usées à l'intérieur du réservoir 1 et contribuent, malgré un certain étranglement du courant, à leur tour, à la diminution de la résistance hydraulique du dispositif d'adsorption 11 des microorganismes.

L'eau traitée par les microorganismes se déverse du réservoir 1 dans des chenaux collecteurs 10, puis dans un système 9 de conduites d'évacuation vers une épuration ultérieure. Au bout d'une certaine durée les propriétés d'adsorption des tronçons 18 de fibre de verre baissent à la suite de la modification tant de l'épaisseur des fibres, auxquelles se sont collés des microorganismes et des particules mécaniques, que des propriétés superficielles et de ce fait, le dispositif d'adsorption 11 des microorganismes nécessite une régénération. La régénéation des cordons 16 se fait à l'aide d'un dispositif 13. Pendant le processus de régénération, les microorganismes sont séparés de la surface des tronçons 18 de fibre de verre et sont évacués, sous forme de coagulats se précipitant et formant un dépôt, à l'extérieur du réservoir 2 par la conduite 4.

C'est de cette façon que fonctionne n'importe quelle installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes. En particulier, lorsqu'il faut utiliser l'installation pour la préparation des eaux usées à une épuration biologique aérobie, on conduit le processus de régénération du dispositif d'adsorption il des microorganismes sans interrompre l'amenée des eaux usées dans l'installation du fait qu'il#existe en aval du dispositif 11 suivant le sens du mouvement de l'eau dans le réservoir 1, un volume tampon de protection 101 empêchant les microorganismes détachés de sortir avec les eaux traitées.

Selon une variante de l'invention, on peut utiliser une installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies comportant un réservoir 19 (figure 5) allongé en forme d'aqueduc, de surfaces extérieures 20, par exemple de section rectangulaire.

Le réservoir 19 est muni d'un système 21 de conduites d'amenée des eaux usées et d'un système 22 de conduites d'évacuation des eaux traitées par des microorganismes. L'installation comporte un dispositif d'adsorption 23 des microorganismes, qui remplit sensiblement la section du réservoir 19, et un dispositif de régénération 13 du dispositif 23 comportant un système 24 de conduites d'amenée d'un mélange gaz-eau dans le réservoir 19, des tubes perforés 25 branchés sur le système 24, et au moins une conduite 26 pour l'échappement des gaz du réservoir 19.

Le dispositif d'adsorption 23 des microorganismes est conforme aux dispositifons représentées sur les figures 2, 3 et 4. De plus, l'installation comporte un dispositif destiné à former le courant d'eaux usées et à l'orienter vers le dispositif 23 d'adsorption des microorganismes.

La fonction de ce dispositif est remplie, comme montré sur la figure 5, par les surfaces extérieures 20 du réservoir 19 dont les cotes d'encombrement sont choisies de manière à ce que le rapport de la longueur du réservoir 19 au rayon hydraulique de sa section transversale perpendiculaire à la direction du mouvement des eaux usées à traiter soit compris sensiblement entre 20 et 10 000. Le rapport entre la longueur et le rayon hydraulique de la section transversale est choisi selon les caractéristiques des composés organiques qu'on doit traiter par des microorganismes anaérobies.

Cette installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies fonctionne comme suit.

Des eaux usées, contenant des composés organiques de synthèse parviennent par gravité dans le réservoir 19 par le système 21 de conduites. Les eaux usées arrivées dans le réservoir 19 sont formées par les surfaces limitatrices 20 en un courant qui est dirigé vers le dispositif d'adsorption 23 des microorganismes.

En circulant entre les cordons 16, les composés organiques viennent en contact avec des microorganismes préalablement adsorbés sur les tronçons 18 de fibre de verre. L'activité des microorganismes anaérobies, qui peuvent être au démarrage de l'installation des bactéries anaérobies facultatives, par exemple, des dénitrificateurs, mais sont ensuite des anaérobies obligatoires, par exemple, des bactéries sulfato-réductrices, des bactéries de méthanisation etc. assure les transformations des composés organiques non naturels en matières facilement utilisables par une microflore aérobie.En règle générale, le dispositif d'adsorption 23 des microorganismes contient dans son volume non seulement les microorganismes adsorbés mais aussi des microorganismes flottants librement mais, dans ce cas, l'adsorbant, réalisé sous la forme des cordons 16 portant des tronçons 18 de fibre de verre qui occupent le volume du réservoir 19, possède l'aptitude de retenir mécaniquement les cellules de microorganismes flottant librement. C'est pourquoi l'installation contient toujours des microorganismes adaptés formant un complexe qui assure une haute efficacité du processus de traitement anaérobie des eaux usées par des microorganismes.

La croissance et le dépérissement des cellules des microorganismes sur l'adsorbant et l'adsorption des impuretés mécaniques sur les cellules des microorganismes aboutissent à la formation de coagulats de matières suspendues qui nuisent au processus d'échange massique entre les eaux usées traitées et les microorganismes.

Toutefois, les mêmes coagulats confèrent au système la propriété d'amortissement vis-à-vis de la réaction active de l'eau et égalisent la composition des eaux usées traitées dans l'installation.

Cependant, il convient de noter qu'il existe une limite à l'accumulation de ces coagulats au-delà de laquelle l'adsorbant nécessite une régénération, car la résistance hydraulique qu'il oppose au courant d'eaux usées à traiter débouchant du réservoir 19 dans le système 22 des conduites d'évacuation des eaux usées traitées par les microorganismes vers une épuration ultérieure commence à croître sensiblement. L'augmentation de la résistance hydraulique qu'oppose l'adsorbant au courant d'eau peut provoquer un engorgement des ouvrages hydraulique? disposés en amont de l'installation et augmenter la consommation d'énergie pour le pompage des eaux usées dans le réservoir 19.La régénération des cordons 16 se fait, par exemple, à l'aide d'un dispositif 13 comportant des tubes perforés 25, un système de conduites 24 amenant un mélange gaz-eau dans les tubes perforés 25 et au moins une conduite 26, servant à évacuer les gaz du réservoir 19. C'est de cette manière que fonctionne n'importe quelle installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies.

En particulier, en cas ot il est impossible d'utiliser les aqueducs en tant qu'ouvrages pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies ou bien en cas d'une forte teneur des eaux en suspensions, on peut appliquer la variante de l'installation comportant un réservoir 27 (figure 6 et 7) formé de parois étanches extérieures 28. Le réservoir 27 est muni d'un système 30 de conduites d'évacuation des eaux usées. L'installation comporte un dispositif d'adsorption 31 des microorganismes qui occupe toute la section du réservoir 27 et un dispositif de régénération 13 (figure 7) du dispositif 31 comprenant un système 22 de conduites pour l'amenée d'un mélange gaz-eau dans le réservoir 27, des tubes perforés 33 (figure 6) branchés sur le système 32 et au moins une conduite 34 d'échappement de gaz.

L'installation comporte un dispositif destiné à la formation du courant d'eaux usées et à son orientation vers le dispositif d'adsorption 31 des microorganismes. Dans le dispositif de la figure 7 le guidage des eaux usées est assuré par les surfaces de limitation 28 du réservoir 27 et au moins une cloison 35 montée sur le fond du réservoir 27 avec un bord libre et solidaire avec les arêtes 15 de la carcasse 14 de manière qu'elle forme des couloirs parcourus successivement par les eaux usées.

Le rapport de la longueur totale de tous les couloirs au rayon hydraulique de leur section transversale perpendiculaire à la direction du mouvement des eaux usées à traiter est de l'ordre de 20 à 10 000.

L'installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes anaérobies, réalisée selon cette variante, fonctionne de la manière suivante.

Les eaux usées à traiter par des microorganismes anaérobies arrivent dans le réservoir 27 formé des surfaces extérieures étanches 28. Le dispositif d'adsorption 31 des microorganismes est partagé par la (ou les) cloisons(s) 35 en couloirs successifs, les cotes d'encombrement total de l'installation étant réduite. Les eaux usées traitées par des microorganismes sont évacuées du réservoir 27 par le système des conduites d'évacuation des eaux traitées. Dans ce cas, le courant d'eaux usées à traiter est guidé parles surfaces extrêmes 28 et les cloisons 35.

Quand des coagulats de microorganismes et d'impuretés mécaniques recouvrent les cordons 16 d'une couche trop épaisse on soumet le dispositif d'adsorption 31 des microorganismes à la régénération en faisant circuler un mélange gaz-eau par les tubes perforés 33. Les perforations orientées des tubes 33 permettent d'enlever et d'emporter du fond du réservoir 27 les coagulats séparés de l'adsorbant dans le système 30 des conduites d'évacuation d'eaux usées et les gaz, ascendant à l'intérieur du réservoir 27, passent entre les cordons 16 et créent la turbulence de l'eau qui contribue à la séparation des coagulats de microorganismes et des impuretés mécaniques des fibres 18.Ensuite, les gaz provenant de la régénération sont évacués, de manière analogue aux gaz de fermentation (produits du métabolisme des microorganismes anaérobies), du réservoir 27 par les conduits 34 d'échappement des gaz.

Une autre variante de l'invention concerne une installation pour le traitement des eaux usées par une boue activée comportant un réservoir 36 (figure 8) ouvert à sa partie supérieure, formé des parois extérieures 37, relié à un système 38 de conduites d'amenée des eaux usées et à un système 39 de conduites d'évacuation des eaux usées traitées vers des opérations ultérieures d'épuration. L'installation comporte aussi un dispositif 40 (figure 9) d'adsorption des microorganismes conforme aux dispositifs représentées sur les figures 2, 3 et 4 et un dispositif par sa régénération comprenant un système 41 de conduites d'amenée d'air dans le réservoir 36, mis en communication avec des tubes perforés 42 par l'intermédiaire d'une vanne 43.Selon 11 invention, l'installation comporte un dispositif, destiné à former le courant d'eaux usées et à orienter ce courant vers le dispositif d'adsorption 40 des microorganismes, comprenant une cloison 44 étanche à l'eau, montée sur des supports 45 à l'intérieur du réservoir'36, entourant latéralement la carcasse 14 et solidarisée avec celle-ci.La cloison 44 étanche à l'eau, possède une hauteur suffisante pour prévenir le retour des eaux usées dans le réservoir 36, des ouvertures donnant sur le système 39 des conduites d'évacuation des eaux usées traitées, une poche 46 collectrice fixée au-dessus de la carcasse 14 (représentée à la figure 8 après enlèvement de sa paroi supérieure) et un système 47 de conduites servant à évacuer les microorganismes collectés dans la poche 46 et à les recycler par le système 38 d'amenée des eaux usées dans le réservoir 36.

L'installation ainsi décrite pour le traitement des eaux usées par une boue activée fonctionne de la manière suivante.

Dans le réservoir 36 parallèlépipèdique, constitué des surfaces extérieures 37, les eaux usées et la boue activée arrivent par gravité par le système 38 des conduites d'amenée des eaux usées. Les eaux usées et la boue activée se mélangent en continu à l'aide de l'air provenant du système 41 d'amenée d'air dans le réservoir 36. En plus de la fonction du brassage, l'air apporte dans l'eau l'oxyègne nécessaire à l'activité de la boue activée. Pendant sa période activité, la boue activée flotte librement dans l'eau usée à traiter et la débardasse des composés organiques et des minéraux dissous et flocule des impuretés mécaniques.Le courant d'eaux usées, mélangé de boues activées ,est orienté vers le dispositif d'adsorption 40 des microorganismes à travers- l'espacement entre les supports 45 du dispositif 40 sous la carcasse 14 fixée,par exemple par ses flancs, à la cloison 44 étanche à l'eau. En traversant le dispositif d'adsorption 40 des microorganismes, les flocons de boue activée sont retenus par les tronçons 18 de fibre de verre et ne sont pas entraînés hors du réservoir 36 vers le système 39 de cana lisations d'évacuation des eaux usées traitées.

Progressivement la boue activée s'accumule et on effectue la régénération du dispositif d'adsorption 400
A cet effet, la vanne 43 s'ouvre automatiquement au bout d'un certain délai et laisse entrer l'air du système 41 dans le réservoir 36 à travers les tubes perforés 42, disposés sous la carcasse 14Les bulles d'air détachent les particules de boue activée des tronçons 18 de fibre de verre et les entraînent conjointement avec l'eau dans la poche collectrice 46. L'eau monte dans la poche collectrice 46 du fait que la densité du mélange eau-air du dispositif d'adsorption 40 est inférieure à celle de l'eau du reste du volume du réservoir 36.A partir de la poche collectrice 46, le mélange de boue est évacué par le système 47 de conduites-et recyclé par le système d'amenée 38 des eaux usées#dans le réservoir 36.

La régénération dure de 2 à 3 minutes et l'intervalle entre les régénérations est de 15 à 30 Minutes.

Une autre variante de l'invention concerne une installation pour la clarification des eaux usées épurées biologiquement comportant un réservoir 48 parallélépipédique ouvert à sa partie supérieure forme des parois extérieures 49,équipé d'un système 50 de conduites d'amenée des eaux usées (réglé par une vanne 51). et d'un système 52 de conduites d'évacuation des eaux usées traitées par des microorganismes à travers les chenaux collecteurs 53 vers une épuration ultérieure. L'installation comporte également un dispositif d'adsorption 54 des microorganismes conforme aux dispositions représentées sur les figures 2, 3 et 4 et un dispositif de régénération de ce dispositif 54 comprenant des tubes perforés 55 liés à un système 56 d'amenée d'air dans le réservoir 48 réglé par une vanne 57.

L'installation comporte un dispositif (figure 11) destiné à former le courant d'eaux usées et à l'orienter vers le dispositif d'adsorption 54 des microorganismes.

La formation du courant d'eaux usées est assurée par les parois extérieures latérales 49 et le fond du réservoir 48; sur ce fond sont disposés des tubes 59 perforés, collecteurs et distributeurs branchés par l'intermédiaire d'une vanne 60 sur un tube 58 et le système 50 des conduites-d'amenée des eaux usées.

Cette installation de clarification des eaux usées épurées biologiquement fonctionne comme suit.

Les eaux usées sont refoulées dans le réservoir 48, par le système 50 de conduites d'amenée des eaux usées sous une pression au moins égale à la somme de la hauteur d'eau dans l'installation, des pertes de charge dans le système 50 de conduites d'amenée et de la différence -des altitudes géométriques du réservoir de l'installation et de la source d'eaux usées. Les eaux usées arrivées contenant des particules de boue activée, sont dirigées à l'aide des tubes perforées 59 collecteurs distributeurs et des surfaces latérales 49 vers le dispositif d'adsorption 54 des microorganismes. A ce moment, les vannes 57 et 60 sont fermées tandis que la vanne 51 est ouverte.

Pendant que les eaux usées à traiter traversent le dispositif d'adsorption 54,les tronçons 18 de fibres de verre retiennent les particules de boue activée tant mécaniquement ( les flocons de boue se fixent sur les fibres) que sous l'effet des forces d'adhésion engendrée sous l'action du potentiel électrocinétique induit près de la surface de chaque fibre de verre par les impuretés mécaniques adsorbées ainsi que grâce à la capacité de floculation des particules de la boue activée retenues précédemment dans le dispositif d'adsorption 54. Au fur et à mesure du captage des particules de boue activée l'adsorbant se recouvre de boue ce qui diminue le passage du courant d'eaux usées. Les vitesses des courants liquides augmentent et créent une turbulence qui empêche la poursuite du captage des particules de boue.

Quand les propriétés d'adsorption des tronçons 18 de fibres de verre ont disparu, on régénère l'adsorbant. Pendant la période de régénération on ferme la vanne 51 on ouvre la vanne 57 et on maintient fermée la vanne 60. A ce moment, l'air arrivant du système 56 d'amenée d'air dans le réservoir 48 débouche les orifices pratiqués dans les tubes 55 et assure la séparation des particules de boue activée des tronçons 18 de fibre de verre.

Quand la vanne 60 est ouverte, le réservoir.48 se vide par le tube 58 et les particules séparées de boue activée sont évacuées simultanément pour leur traitement ultérieur (déshydratation et utilisation). Etant donné que la séparation des microorganismes de l'adsorbant nécessite de faire circuler l'air pendant 2 à 3 minutes, la dimen sions du tube 58 doit être telle que le réservoir puisse se vidanger pendant cette durée.

Le volume d'eau de lavage correspond au volume d'eau dans le réservoir 48. La période entre les régénérations dépend de la quantité et des propriétés des particules de la boue activée contenue dans les eaux usées à clarifier.

Encore une autre variante de l'invention concerne l'installation pour la clarification de petits débits d'eaux usées par des microorganismes comportant un châssis 61 (figure 12) constitué des surfaces latérales 62 étanches à l'eau auxquelles sont fixés plusieurs réservoirs 63 contigus, consécutifs, ayant chacun un fond cylindrique 64, des cuves 65 de profils convergeants,des ouvertures pour l'évacuation du dépôt et des vannes 67. Le mode de réalisation des réservoirs est explicité sur les figures 13 et 14. L'installation est équipée d'un système 68 de canalisations d'amenée d'eaux usées et d'un système 69 de conduites d'évacuation des eaux usées traitées.Chaque réservoir 63 de l'installation comporte son propre dispositif d'adsorption 70 des microorganismes (figure 15) formé chacun de plusieurs carcasses ou ossatures cylindriques, concentriques, disposées selon un pas égal à 0,8 à 5 fois la longueur des tronçons 18 de fibre de verre. Les cordons 16 sont enroulés sur les arêtes 72 des carcasses 71 suivant une spirale de façon que le pas des spirales soit de 0,8 à 5 fois la longueur des tronçons 18 de fibre de verre. Les arêtes 72 de toutes les carcasses cylindriques 71 sont fixées par leurs extrémités-sur les rais 73 de roues latérales 74 du dispositif d'adsorption 70. Les roues 74 du dispositif 70 sont fixées par leurs centres sur les arbres 75 par exemple sensiblement horizontaux faisant simultanément fonction d'axe de symétrie du dispositif d'adsorption 70.

L'arbre 75 est entraîné par un moteur électrique 77.77.(non représenté). Des racleurs 78 sont fixés extérieurement aux carcasses cylindriques 71 en faisant un angle par rapport à l'axe de symétrie du dispositif d'adsorption 70 tel que l'extrémité d'un racleur 78 se trouve dans le même plan perpendiculaire à l'arbre 75 que le début du racleur 78 suivant.

Le dispositif de régénération du dispositif dladsorp- tion 70 des microorganismes comporte des tubes perforés 79 mis en communication par des vannes 80 avec le système 81 de conduites d'amenée d'air dans les réservoirs 63.

L'installation comporte un dispositif d'orientation des eaux usées vers le dispositif d'adsorption 70 comprenant un déversoir 82 communiquant avec le système 68 de conduites d'amenée d'eaux usées, un déversoir 83 relie au système 69 de conduites d'évacuation des eaux usées traitées et des déversoirs 84 formés à la jonction des fonds cylindriques 64 des réservoirs 63 consécutifs.

L'installation pour la clarification par les microorganismes de petits débits d'eaux usées fonctionne de la manière suivante.

Dans le châssis 61, l'eau usée ainsi par gravité, a partir du système 68 de conduites d'amenée des eaux usées, en traversant le déversoir 82 pour arver-dans le premier réservoir 63 en tête du traitement des eaux usées. Mis en rotation sur l'arbre 75 par le moteur électrique 77 le dispositif d'adsorption 70 est à moitié immergé dans l'eau à traiter. Les cordons 16, enroulés sur les arêtes 72 de toutes les carcasses cylindriques 71 suivant une spirale, viennent en contact tantôt avec les eaux à traiter tantôt avec l'air. Adsorbés sur la surface des tronçons 18 de fibre de verre, les microorganismes extraient des eaux usées les composés organiques et, en utilisant l'oxygène, les transforment en masses de cellules de microorganismes, qui adhèrent à ces tronçons et oxydent partiellement les composés organiques.De plus, les cellules des microorganismes floculent les impuretés mécaniques des eaux usées et contribuent à diminuer la stabilité du système colloïdal des impuretés polluant les eaux usées ce qui aboutit, à#son tour, à la précipitation sur le fond cylindrique 64 d'une partie des substances en suspension dans l'eau. Les racleurs 78 déplacent les dépôts vers une des cuves 65, d'où on les envoie par la vanne 67 dans les orifices 66 en vue de leur déshydratation et de leur réutilisation. En s'écoulant sur un déversoir 84 d'un réservoir 63 vers le suivant, les eaux usées se débarrassent des substances organiques et des impuretés mécaniques, se clarifient et parviennent en franchissant le déversoir 83 dans le système 69 des conduites d'évacuation des eaux usées.

Après'une certaine accumulation de coagulats de microorganismes et d'impuretés mécaniques sur la surface des tronçons 18 de fibre de verre, pour maintenir la qualité de l'eau usée épurée, on effectue la régénération de l'adsorbant du dispositif 70. A cet effet, on ouvre la vanne 80 et, en laissant passer l'air a travers les tubes perforés 79, reliés au système 81 des conduites d'amenée d'air dans les réservoirs 63, on effectue par zones la séparation des coagulats de l'adsorbant. Le nombre de tubes perforés 79 et des vannes 80 dans chaque réservoir 63 est égal au nombre de zones existant sur la longueur du dispositif d'adsorption 70 qu'on peut régénérer chacune en ouvrant une seule vanne 80.

S'il faut augmenter le rendement de l'installation pour la clarification de petits débits d'eaux usées par des microorganismes on utilise une variante de l'invention dont la conception est analogue à celle de l'installation représentée sur les figures 12, 13, 14, 15 à l'exception du dispositif d'adsorption des microorganismes.

Dans ce cas, le dispositif d'adsorption 85 des microorganismes (figure 16) de l'installation comporte des carcasses 86 assemblées en blocs 87, 88 dont le nombre, la forme et la disposition assurent une configuration dù dispositif 85 d'adsorption des microorganismes proche de celle d'un corps de révolution. Le bloc central 87 est alors monté à demeure sur un arbre creux 89 tandis que les autres blocs 88 sont disposés sur la surface extérieure du bloc central 87. Des tubes perforés 90, destinés à amener de l'air dans le dispositif d'adsorption 85, sont disposés suivant l'axe de symétrie à l'intérieur de chaque bloc 87, 88.

L'une des extrémités de l'arbre creux 89 est obturée tandis que l'autre est mise en communication avec le système 91 des conduites d'amenée d'air. Les tubes perforés 90 sont liés à l'arbre creux 89 par les tubulures d'amenée d'air 92. Des racleurs 93 sont fixés sur la surface extérieure des blocs 88.

L'installation précédente pour la clarification de petits débits d'eaux usées fonctionne de manière analogue à l'installation représentée sur les figures 12, 13, 14, 15 mis à part que, dans le dispositif d'adsorption 85, l'air est refoulé à travers les tubes perforés 90, depuis le système des conduites d'amenée d'air en passant par l'arbre creux 89 et les tubulures d'amenée d'air 92. En amenant l'air dans le dispositif d'adsorption 85 on a supprimé la formation des zones anaérobies à l'intérieur du dispositif 85 et on a assuré de hautes vitesses d'oxydation des impuretés, malgré le grand encombrement du dispositif d'adsorption 85.

En comparaison avec les installations connues utilisant les dispositifs d'adsorption des microorganismes l'installation proposée pour le traitement des eaux usées par des microorganismes présente les avantages suivants
- la valeur de la surface d'adsorption est de 40 à 100 fois plus grande;
- la quantité de matériau consommée pour sa fabrication est de 5 à 40 fois plus petite;
- la consommation d'énergie est diminuée de moitié;
- sa construction et son utilisation sont plus simples.

De plus, le matériau utilisé comme adsorbant est caractérisé par une grande durée de vie et sa facilité d'approvisionnement.

Enfin, en adaptant judicieusement les manoeuvres des éléments de chacune des variantes de l'invention et/ouen les combinants, on peut obtenir une grande variété de cycles aérobies et/ou anaérobies, ce qui permet de traiter un vaste éventail d'eaux usées.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Installation pour le traitement des eaux usées par des microorganismes, dont le réservoir (1, 19, 27, 36, 48, 63) est équipé de systèmes(5, 9, 21, 22, 29, 30, 38, 39, 50, 68, 69) pour l'amenée des eaux usées et pour l'évacuation des eaux traitées par les microorganismes et comporte, montés à son intérieur, au moins un dispositif d'adsorption (11, 23, 31, 40, 54, 70) des microorganismes et un dispositif de régénération (13) de ce dispositif, caractérisée d'une part en ce que le dispositif d'adsorption (11, 23, 31, 40, 54, 70) des microorganismes est un réseau selon trois dimensions formé par une carcasse (14, 71) sur les arêtes opposées de laquelle (15, 72) sont tendus des cordons flexibles (16) constitués au moins de deux éléments flexibles (17) et de tronçons (18) de fibre de verre, disposés essentiellement perpendiculairement auxdits éléments (17) et fixés à ces éléments flexibles (17) de manière qu'ils forment un assemblage du genre d'une brosse hélicoïdale et que les extrémités des tronçons (18) en fibre de verre soient disposées libres à l'intérieur de la carcasse (14, 71) et occupent régulièrement son volume et d'autre part en ce que l'installation comporte un dispositif pour la formation ou l'orientation du courant d'eaux usées vers le dispositif d'adsorption (11, 23, 31, 40, 54, 70) des microorganismes.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cordons (16) sont fixés sur les arêtes (15, 72) de la carcasse (14, 71) de manière que la distance entre les axes géométriques des cordons (16) sont de 0,8 à 5 fois la longueur des tronçons (18) de fibre de verre.

3. Installation selon l'une des revendications 1 et 22 caractérisée en ce que la carcasse (14) est montée dans le réservoir (1) sur des supports (12), dont l'ensemble définit un volume correspondant à la fonte de la surface intérieure du réservoir (1) et en ce que sa profondeur dans la direction du mouvement du courant d'eaux usées à traiter est égale au rapport du volume du réservoir (1) à un multiple compris entre 2 et 4 de la surface de la section de la carcasse (14) perpendiculaire à la direction du mouvement du courant d'eaux usées à traiter.

4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3-, caractérisée en ce que le dispositif de formation du courant d'eaux usées est constitué par un tube (6),destin à amener les eaux usées, disposé verticalement à l'intérieur du réservoir (1) portant à son extrémité un déflecteur (7).

5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée- en ce que le rapport entre la longueur de la carcasse et le rayon hydraulique de sa section transversale, perpendiculaire à la direction du mouvement du courant d'eaus usées à traiter, est compris sensiblement entre 20 et 10 000.

6. Installation selon l'une des revendications 1, 2 et 5, caractérisée en ce que le dispositif de formation du courant d'eaux usées comporte des cloisons (35) montées sur le fond du réservoir (27), formant des couloirs successifs pour la circulation des eaux usées et sur lesquelles peuvent être fixées les arêtes (15) de la carcasse (14).

7. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif de formation du courant d'eaux usées comprend une cloison (44), étanche à l'eau, entourant latéralemènt la carcasse,disposée à une certaine distance au-dessus du fond du réservoir (36) et ayant une hauteur suffisante pour empêcher le retour des eaux usées traitées dans le réservoir (48) et en ce qu'il comporte, en outre, une poche collectrice (46) des microorganismes séparés, fixée sur la cloison (44) au-dessus de la carcasse (14), mise en communication par un collecteur

(47) avec le système (38) des conduites d'amenée des eaux usées dans le réservoir (36) et comportant une ouverture au-dessus de la carcasse (14) reliée au système (39) des conduites d'évacuation des eaux usées traitées.

8. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif pour la formation du courant d'eaux usées comporte lié au réservoir (48) un tube (58) dont le diamètre Fermet pendant la période de régénération, la vidange totale du réservoir (48) des microorganismes séparés

9.Installation comportant plusieurs dispositifs d'adsorption (70) des microorganismes selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chaque dispositif d'adsorption des microorganismes est constitué par des carcasses (71) cylindriques concentriques, sur chacune desquelles sont enroulés des cordons (16), chaque carcasse pouvant tourner autour de son axe horizontal (75) dans le réservoir (63) correspond correspondant à un fond cylindrique (64) et en ce que des racleurs (78) fixés sur la carcasse extérieure (71) en présentant un angle par rapport à l'axe horizontal ( 75), déplacent les dépôts précipités,dans le fond cylindrique correspondant, des eaux usées pendant le traitement vers la cuve conique (65) disposée dans le fond cylindrique (64) au-dessous du dernier racleur (78).

10. Installation selon l'une des revendications 1, 2 et 9, caractérisée en ce que chaque dispositif d'adsorption (85) des microorganismes comporte des carcasses (86) réunies en blocs (87, 88) dont le nombre, la forme et la disposition assurent une configuration du dispositif (85) voisine de celle d'un corps de révolution, le bloc (87) central étant monté sur un arbre creux (89) et les autres blocs (88) étant disposés sur la surface extérieure du bloc central (87).

11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que des tubes perforés (90) sont disposés à l'intérieur de chaque bloc (87,88) pour l'amenée de I"air dans le dispositif d'adsorption (85) des microorganismes.